三相电路-三相电压

第5章三相电路5.1

三相电压5.2

负载星形联结的三相电路5.3

负载三角形联结的三相电路5.4

三相功率第5章三相电路本章要求：

1.搞清对称三相负载Y和△联结时相线电压、相线电流关系;2.掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正确联接方法，理解中线的作用;3.掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。W1U2V1U1V2SN+_+++W2三相交流发电机示意图5.1

三相电压1.三相电压的产生工作原理：动磁生电++__eeU1U2•三相绕组示意图每相电枢绕组定子转子(尾端)+e1e2e3U1(首端)++––

–U2V2V1W1W2三相电压瞬时表示式相量表示铁心(作为导磁路径)三相绕组匝数相同空间排列互差120

:直流励磁的电磁铁转子定子发电机结构相量图波形图相量表示三相电压瞬时表示式对称三相电压的瞬时值之和为0，即三相交流电压出现正幅值(或相应零值)的顺序称为相序。最大值相等频率相同相位互差120°因此称为对称三相电源三个正弦交流电压满足以下特征供电系统三相交流电的相序为U1

V1

W1

。NL2L3L1NU1V1W12.三相电源的星形联结(1)联接方式中性线(零线、地线)中性点端线(相线、火线)在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压线电压：端线与端线间的电压Up

Ul–+–++––+–+–+(2)线电压与相电压的关系根据KVL定律由相量图可得相量图30°L1NL2L3+–+–+––+–+–+同理3.三相电源的三角形联结–++–+L2L1L3–5.2负载星形联结的三相电路三相负载不对称三相负载：不满足Z1=Z2

=

Z3

如由单相负载组成的三相负载对称三相负载：Z1=Z2=

Z3

如三相电动机1.三相负载分类单相负载：只需一相电源供电

照明负载、家用电器负载三相负载：需三相电源同时供电

三相电动机等三相负载的联接

三相负载也有Y和两种接法，至于采用哪种方法，要根据负载的额定电压和电源电压确定。三相负载连接原则

(1)电源提供的电压=负载的额定电压；

(2)单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。L1L2电源L3保险丝三相四线制380/220伏N

额定相电压为220伏的单相负载

额定线电压为380伏的三相负载+N'N++–––Z1Z2Z3

2.负载星形联结的三相电路线电流：流过端线的电流相电流：流过每相负载的电流结论：负载Y联结时，线电流等于相电流。Y:三相三线制Y0：三相四线制(1)联结形式N电源中性点N´负载中性点(2)负载Y联结三相电路的计算1)负载端的线电压＝电源线电压2)负载的相电压＝电源相电压3)线电流＝相电流Y

联结时：4)中线电流负载Y联结带中性线时,可将各相分别看作单相电路计算+N'N++–––Z1Z2Z3+N'N++–––Z1Z2Z3负载对称时,中性线无电流,

可省掉中性线。(3)对称负载Y联结三相电路的计算所以负载对称时，三相电流也对称。负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。例1：灯组，若R1=R2=R3=5

，求线电流及中性线电流IN;若R1=5,R2=10,R3=20,求线电流及中性一星形联结的三相电路，电源电压对称。设电源线电压。负载为电线电流IN。N+++–––N

R1R2R3L1L2L3中性线电流解：已知：(1)线电流三相对称N+++–––N

R1R2R3L1L2L3(2)三相负载不对称（R1=5

、R2=10

、R3=20

）

分别计算各线电流中性线电流例2：照明系统故障分析解:

(1)

A相短路1)中性线未断此时L1相短路电流很大,将L1相熔断丝熔断,而

L2相和L3相未受影响，其相电压仍为220V,正常工作。

在上例中，试分析下列情况

(1)L1相短路:中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。

(2)L1相断路:中性线未断时，求各相负载电压；中性线断开时，求各相负载电压。

R1R3R2L1L2NL3N

L1L2NL3N´i1i3i2+++–––此情况下，L2相和L3相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压(220V)，这是不允许的。2)L1相短路,中性线断开时,此时负载中性点N´即为L1,因此负载各相电压为

(2)L1相断路2)中性线断开

L2

、L3相灯仍承受220V电压,正常工作。1)中性线未断变为单相电路，如图(b)所示,由图可求得iL2L3u´2u´3+––+(b)

R1R3R2L1L2NL3N

结论

（1）不对称负载Y联结又未接中性线时，负载相电压不再对称，且负载电阻越大，负载承受的电压越高。（2）中线的作用：保证星形联结三相不对称负载的相电压对称。（3）照明负载三相不对称，必须采用三相四线制供电方式，且中性线（指干线）内不允许接熔断器或刀闸开关。1.联结形式5.3

负载三角形联结的三相电路线电流:

流过端线的电流相电流:

流过每相负载的电流

、、L1+++–––L2L3i1i2i3Z31Z12Z23线电流不等于相电流(2)相电流(1)负载相电压=电源线电压即:UP

=Ul一般电源线电压对称，因此不论负载是否对称，负载相电压始终对称,即2.分析计算相电流：线电流：U12=U23=U31=Ul=UPL1+++–––i1i2i3Z31Z12Z23L2L3相量图23123130°负载对称时,相电流对称，即23(3)线电流由相量图可求得为此线电流也对称，即。

线电流比相应的相电流滞后30

。231231结论：对称三相电路负载电流、电压关系2）形连接1）Y形连接三相负载的联接原则负载的额定电压=电源的线电压应作

联结负载的额定电压=

电源线电压应作Y联结应使加于每相负载上的电压等于其额定电压，而与电源的联接方式无关。三相电动机绕组可以联结成星形，也可以联结成三角形，而照明负载一般都联结成星形(具有中性线)。5.4

三相功率无论负载为Y或△联结，每相有功功率都应为

Pp=Up

Ip

cos

p对称负载

联结时：同理对称负载Y联结时：相电压与相电流的相位差当负载对称时：P=3UpIpcos

p所以电力系统电力传输过程：电力网额定电压等级为:3kV、6kV、10kV、110kV、220kV、330kV、500kV回顾：三相电源分两部分:1.静止部分:定子2.转动部分:转子三相交流电的产生(同步发电机):◆三相电源:产生对称的三相电动势的电源。W1U2V1U1V2SN+_+++W2图5.1.1三相交流发电机示意图工作原理：动磁生电定子转子表达式:

u1=Emsinωtu2=Emsin(ωt–120o)u3=Emsin(ωt+120o)(a)波形图uu1u2u3tO(b)相量图相量表示法:

U3

=Em∠1200

·U2

=Em∠－1200·U1=Em

∠00·U1

·U2

·1200U3

·12001200◆相序：三相电动势由超前相到滞后相的顺序。

(一)三相电源的星形联结三相四线制:L1、L2、L3加N三相三线制:L1、L2、L3无N相电压:U1

、U2

、U3线电压:U12

、U23

、U31+U1_

·_U2+

·_U3+

·+U12_·+U23_

·_U31+·+E1_+_E2E3+_L1NL2L3N···可提供两种电压:三相电源的星形联结(二)三相电源的三角形联结注意：这种接法只有三相三线制。L1L2L3132

+U12=U1_

·

·

+U23=U2_

·

·

_

U12=U1+

·

·IL1

·IL2

·IL3

·I1

·I2

·I3

·三相电源的星形联结结论：对称三相电路负载电流、电压关系2）形连接1）Y形连接有功功率无功功率视在功率说明任意负载P=P1+P2+P3Q=Q1+Q2+Q3S=S1+S2+S3对称负载P=3P1=3Up

Ip

cos

=√3UlIlcos

Q=3Q1=3Up

Ip

sin

=√3UlIlcos

S=3S1=3Up

Ip=√3UlIl相值线值三相电路的功率有一三相电动机,每相的等效电阻R=29,等效感抗XL=21.8,试求下列两种情况下电动机的相电流、

线电流以及从电源输入的功率，并比较所得的结果：

(1)电动机绕组联成星形接于Ul

=380V的三相电源上;(2)绕组联成三角形接于Ul

=220V的三相电源上。例1:解:(1)(2)比较(1),(2)的结果:有的电动机有两种额定电压,如220/380V。当电源电压为380V时,电动机的绕组应联结成星形；当电源电压为220V时,电动机的绕组应联结成三角形。在三角形和星形两种联结法中,相电压、相电流以及功率都未改变，仅三角形联结情况下的线电流比星形联结情况下的线电流增大倍。例2:各电阻负载的相电流由于三相负载对称，所以只需计算一相，其它两相可依据对称性写出。L1L2L3线电压Ul为380V的三相电源上，接有两组对称三相负载：一组是三角形联结的电感性负载，每相阻抗;另一组是星形联结的电阻性负载，每相电阻R=10,如图所示。试求：各组负载的相电流；(2)电路线电流；(3)三相有功功率。设解：负载星形联接时，其线电流为负载三角形联解时，其相电流为(2)电路线电流一相电压与电流的相量图如图所示一相电压与电流的相量图如图所示(3